初中化學(xué)實驗裝置改進例談

史仲文

【摘 要】化學(xué)核心素養(yǎng)的提出更是明確了教師在教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力和創(chuàng)新意識。進行化學(xué)學(xué)生分組實驗，可以鍛煉學(xué)生的實驗操作能力、觀察能力、分析能力，更能培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作的意識以及小組分析討論的好習(xí)慣。目前學(xué)生分組實驗存在很多困難，導(dǎo)致很多分組實驗不能開展。筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)具支試管在很多課本基礎(chǔ)實驗中都有奇妙的改進作用。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué);裝置改進;具支試管

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。初中化學(xué)課程標準中明確表達了實驗在化學(xué)教學(xué)中的重要性和必要性?；瘜W(xué)核心素養(yǎng)的提出更是明確了教師在教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力和創(chuàng)新意識。除了教師的演示實驗以外，進行化學(xué)學(xué)生分組實驗，可以鍛煉學(xué)生的實驗操作能力、觀察能力、分析能力，更能培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作的意識以及小組分析討論的好習(xí)慣。學(xué)生在小組合作時的討論，思維碰撞的火花讓人激動。分組實驗還增加了學(xué)生的親身體驗感，促進他們對所學(xué)知識的長久記憶和深度理解，在一定程度上還能激發(fā)他們的創(chuàng)新能力。

一、組織學(xué)生分組實驗時存在的問題

以筆者多年的一線從教經(jīng)驗來看，開展學(xué)生分組實驗是存在一些問題的。在沒有配備專職化學(xué)實驗員的情況下，教師需要準備大量的實驗儀器和實驗藥品，裝配還需花去大量時間。裝置復(fù)雜程度和儀器不匹配會直接提升實驗難度和失敗率。儀器的不合理還會造成藥品大量浪費，導(dǎo)致實驗成本提高。最終只能簡化為演示實驗，與培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的要求相悖，長此以往將大大打擊教師的教學(xué)積極性和學(xué)生的實驗探究欲望。因此，通過改進實驗裝置來提高實驗效率和成功率顯得極為重要。

二、實驗裝置改進具體案例

案例一：具支試管用于改進洗氣裝置

洗氣裝置是初中化學(xué)實驗中非常重要的一個實驗環(huán)節(jié)，在除雜、分離等操作上是不可或缺的，綜合實驗中基本都會用到。筆者在進行學(xué)生分組實驗過程中，首先用到的是傳統(tǒng)洗氣裝置，該裝置需要在橡皮塞上打兩個孔，分別安裝長導(dǎo)管和短導(dǎo)管。筆者在裝配儀器時發(fā)現(xiàn)，一般的市售玻璃導(dǎo)管外徑在7mm，打孔后的橡皮塞就只能適配一般的廣口瓶，很難運用于一般中型試管。使用廣口瓶使學(xué)生分組實驗中藥品用量過大，造成的浪費和后續(xù)處理問題增大了實驗成本，所以很多綜合性的學(xué)生實驗難以推廣，實在可惜。為了能繼續(xù)開展分組實驗，筆者運用具支試管對原裝置進行改進，如圖1，具支試管在滬教版初中化學(xué)書上并沒有明確出現(xiàn)，但是應(yīng)用在此處可以省去短導(dǎo)管，不僅降低了打孔的工作量，關(guān)鍵的是還減小了橡皮塞的直徑，使得橡皮塞適配普通中型試管，大大降低了實驗所需的藥品量，裝置也更加的簡單美觀。

案例二：具支試管用于改進微型啟普發(fā)生器

氣體的制備是初中化學(xué)重要的基礎(chǔ)實驗，在二氧化碳和氫氣的實驗室制法中都提到了啟普發(fā)生器，但是用于學(xué)生實驗同樣存在藥品用量大的問題，而且裝置對于化學(xué)入門的學(xué)生過于復(fù)雜。雖然書本上為我們提供了簡易啟普發(fā)生器，但同樣存在雙孔橡皮塞的適配問題。經(jīng)過筆者試驗，利用具支試管能很好地解決這個問題，如圖2。改進后的裝置組裝難度大幅下降，藥品用量很少，裝置結(jié)構(gòu)直觀明了，易于被學(xué)生觀察和理解。學(xué)生在親手操作和近距離觀察中加深了他們的理解，對于啟普發(fā)生器可以隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止這一優(yōu)點有了直觀感知，更有助于他們的記憶和理解。通過分組實驗使學(xué)生親身參與實驗，能“慢鏡頭”式的觀察，開展熱烈分析和討論。看到學(xué)生操作實驗時的那股“興奮勁”可以確定他們的學(xué)習(xí)熱情和探索欲望被激發(fā)了。

案例三：具支試管用于氣體產(chǎn)物的驗證

化學(xué)核心素養(yǎng)中的科學(xué)精神與社會責(zé)任這一點要求引導(dǎo)學(xué)生擁有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)的觀念，然而很多化學(xué)實驗不可避免的會產(chǎn)生一些污染性氣體，在實驗評價上有違環(huán)保，因此尾氣處理也是改進實驗一個很重要的部分。例如書本上加熱碳酸氫銨的實驗，實驗在敞口的蒸發(fā)皿中進行，產(chǎn)生的氨氣會逸散到空氣中，有刺激性氣味，不適合做學(xué)生實驗，且產(chǎn)生的二氧化碳氣體不能得到驗證。筆者在課堂教學(xué)中按照書本裝置進行了演示實驗，產(chǎn)生的氨氣影響課堂氣氛和教學(xué)效果，更無法進行學(xué)生分組實驗。改進后，在試管中進行加熱實驗，并將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，驗證了二氧化碳的生成。但是在此改進實驗中，重點產(chǎn)物氨氣的氣味就無法讓學(xué)生感知到，學(xué)生的感觀認識僅停留在視覺刺激，失去了嗅覺刺激，使得整個實驗達不到預(yù)期效果。因此在討論后，筆者在初步改進裝置的基礎(chǔ)上將試管替換為具支試管，在支管上加上乳膠管和止水夾，如圖3。再次改進后，在實驗過程中，可以打開止水夾通過支管來體驗氨氣的氣味。如此操作既不會使得氨氣逸散影響教學(xué)進程，又能達到實驗效果，這一點小改進可以讓實驗更加的嚴謹合理，更重要的是筆者認為可以將其推廣為學(xué)生分組實驗，從而訓(xùn)練學(xué)生加熱固體，體驗氣味等一系列操作，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

三、在改進實驗裝置中引發(fā)的一些思考

化學(xué)實驗是進行科學(xué)探究的重要方式，學(xué)生具備基本的化學(xué)實驗技能是學(xué)習(xí)化學(xué)和進行探究活動的基礎(chǔ)和保證。有效的化學(xué)課堂需要借助有效的化學(xué)實驗，而有效的化學(xué)實驗最佳狀態(tài)是學(xué)生手腦結(jié)合，親身參與體驗。演示實驗永遠替代不了學(xué)生分組實驗，所引發(fā)的學(xué)生認知沖突也不會那么凸顯。實驗裝置的改進是為了簡化裝置和減少藥品用量，從而可以將一些精彩的實驗讓學(xué)生分組去完成，達到更好的教學(xué)效果。因此教師在從業(yè)過程中要不斷反思，嘗試利用合適的器材來改進實驗裝置，給學(xué)生搭建化學(xué)實驗平臺，提高課堂效率。新課程標準要求教師注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，改進實驗裝置的歷程中大膽嘗試和實踐何嘗不是一種創(chuàng)新，對培養(yǎng)學(xué)生積極創(chuàng)新、大膽創(chuàng)新具有很強的引領(lǐng)作用。借用在家庭教育中大家認同的一個共識“你想讓孩子成為什么樣的人，你就先成為什么樣的人”。那么教師也需要時刻鞭策自己“你想讓學(xué)生成創(chuàng)新型的人，你就先成創(chuàng)新型的教師”。

【參考文獻】

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（蘇州大學(xué)附屬尹山湖中學(xué)，江蘇 蘇州 215124）